葡聚糖改性磷肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量和肥料利用率的影響

嚴(yán)艷鴿，張水勤，李燕婷，趙秉強(qiáng)，袁亮

葡聚糖改性磷肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量和肥料利用率的影響

嚴(yán)艷鴿，張水勤，李燕婷，趙秉強(qiáng)，袁亮

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081

【目的】研究不同聚合度葡聚糖與磷肥反應(yīng)制備的葡聚糖改性磷肥對(duì)小麥生長和土壤磷有效性的影響，以期為葡聚糖在磷肥上的應(yīng)用提供科學(xué)支撐和理論依據(jù)?！痉椒ā繉⑵咸烟牵▎误w）、麥芽糖（2聚）、低聚麥芽糖（≈5聚）和聚葡萄糖（≈20聚）按1%添加量加入磷酸與氫氧化鉀混合液中，利用反應(yīng)法制備葡萄糖改性磷肥（GP）、麥芽糖改性磷肥（MP）、低聚麥芽糖改性磷肥（OP）和聚葡萄糖改性磷肥（PP），同時(shí)，制備僅反應(yīng)不添加葡聚糖的普通磷肥（P）。利用傅里葉紅外變換光譜（FTIR）和31P核磁共振波譜（31P NMR）探究葡聚糖與磷肥反應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征，按照等磷量原則分別設(shè)置P、GP、MP、OP和PP等5個(gè)處理，以僅施氮鉀肥處理為對(duì)照（CK），通過土柱栽培試驗(yàn)明晰不同聚合度葡聚糖改性磷肥對(duì)小麥產(chǎn)量和肥料利用率的影響?！窘Y(jié)果】（1）與P處理相比，葡聚糖改性磷肥的FTIR譜圖在975 cm-1處出現(xiàn)新的振動(dòng)峰，31P NMR波譜在3.09—4.51 ppm出現(xiàn)新的位移峰，可能是葡聚糖的羥基與磷酸發(fā)生反應(yīng)生成正磷酸單酯。（2）不同聚合度葡聚糖改性磷肥（GP、MP、OP和PP）處理的小麥產(chǎn)量分別較P處理提高5.1%、9.3%、11.2%和1.4%，主要通過增加穗數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，其次是穗粒數(shù)。（3）與P處理相比，不同聚合度葡聚糖改性磷肥處理的小麥磷素總吸收量顯著提高8.2%—21.4%，其中，OP處理顯著高于其他處理。（4）葡聚糖改性磷肥處理的磷肥表觀利用率較P處理提高4.4—11.5個(gè)百分點(diǎn)，磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)效率分別提高1.4%—11.2%和1.6%—13.1%。MP和OP處理的磷肥利用率均顯著高于P處理。（5）葡聚糖改性磷肥處理的土壤速效磷含量較P處理顯著提高10.2%—29.9%，且OP處理顯著高于其他聚糖改性磷肥處理?！窘Y(jié)論】與普通磷肥相比，不同聚合度葡聚糖改性磷肥均能提高小麥產(chǎn)量，促進(jìn)小麥對(duì)磷素的吸收利用，提高土壤速效磷含量，減少磷肥固定。隨著葡聚糖聚合度的增加，小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率均先增加后降低。葡聚糖聚合度為4—6時(shí)，其對(duì)磷肥的改性效果最佳。

葡聚糖；葡聚糖聚合度；磷肥；小麥產(chǎn)量；肥料利用率

0 引言

【研究意義】磷素是作物生長必需的營養(yǎng)元素之一。施用磷肥是保證作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的有效手段，目前，常用磷肥以正磷酸鹽為主，施入土壤后易與土壤中鐵、鋁、鈣、鎂生成難溶性磷酸鹽而被固定，難以移動(dòng)[1]，導(dǎo)致我國磷肥當(dāng)季利用率僅為10%—25%[2]。因此，如何降低土壤磷固定、提高磷肥利用率是當(dāng)前亟需解決的問題，其中利用葡聚糖進(jìn)行磷肥改性增效是眾多學(xué)者關(guān)注的技術(shù)路徑?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】糖類化合物富含羥基和醛基等活性官能團(tuán)，能螯合養(yǎng)分離子，促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量，是理想的肥料增效劑[3]。大量研究表明，外源糖與磷肥配施可以促進(jìn)作物生長、提高作物產(chǎn)量和磷肥利用率。張運(yùn)紅等[4]將海藻寡糖按0.3%的比例與聚磷酸銨配施，通過栽培試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用含海藻寡糖磷肥的小麥產(chǎn)量較單施聚磷酸銨顯著提高6.2%，磷肥農(nóng)學(xué)利用率提高20.5%；張朝霞等[5]通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，0.4%的海藻寡糖與過磷酸鈣配施玉米磷肥利用率和產(chǎn)量較常規(guī)肥料處理顯著提高52.9%和13.8%；王彬[6]將葡萄糖按照0.5%和5%的添加量分別與磷酸二銨摻混，通過田間土柱試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含葡萄糖磷肥處理的玉米產(chǎn)量較普通磷肥提高10.3%—12.0%，磷肥表觀利用率提高了4.5—4.8個(gè)百分點(diǎn)；杜康瑞[7]的大田試驗(yàn)結(jié)果表明，乙?；咸烟桥c磷肥摻混可以顯著促進(jìn)玉米生長，提高玉米的穗長、百粒重和產(chǎn)量。上述結(jié)果可能與糖類物質(zhì)提高磷肥有效性有關(guān)。研究表明外源葡萄糖可促進(jìn)土壤磷礦化，提高土壤有效磷含量[8]。韓興國[9]發(fā)現(xiàn)葡萄糖單施或與無機(jī)磷配施均能改變土壤磷形態(tài)，且葡萄糖與過磷酸鈣或聚磷酸銨配施能顯著提高土壤中鋁磷（Al-P）、中活性有機(jī)磷含量，降低土壤閉蓄態(tài)磷（O-P）、中穩(wěn)性有機(jī)磷和高穩(wěn)性有機(jī)磷含量[10]。王彬[6]將葡萄糖與磷酸二銨配施進(jìn)行土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，培養(yǎng)30 d時(shí)，含葡萄糖磷肥處理土壤速效磷含量較普通磷肥處理顯著提高7.3%—24.0%。此外，糖類化合物能夠促進(jìn)作物生長發(fā)育[11-13]，且不同聚合度糖類物質(zhì)的作用效果差異顯著[14]。有研究表明高分子量的糖類化合物對(duì)作物生長有較好的促進(jìn)效果，扈學(xué)文等[15]試驗(yàn)表明不同分子量（3、5和10 kDa）殼聚糖均能促進(jìn)小麥幼苗生長，其中10 kDa殼聚糖效果最好；李佳琪等[16]通過不同分子量（1、4、8和10 kDa）的0.2%的褐藻寡糖葉面噴施黃瓜幼苗葉片發(fā)現(xiàn)，8 kDa的褐藻寡糖促進(jìn)番茄生長的作用最好；ZHANG等[17]研究表明，葉面噴施2—8聚的殼寡糖均能促進(jìn)植物生長，其中，聚合度為7的殼寡糖的促生效果最好。但也有研究表明低分子量的糖類化合物對(duì)作物的促進(jìn)作用較好，隋雪燕等[18]發(fā)現(xiàn)低分子量的（300—1 000 Da）殼聚糖對(duì)油菜幼苗生長的促進(jìn)效果優(yōu)于中、高分子量殼聚糖（5—10、500—1 000 kDa）；LI等[14]認(rèn)為3—8聚的菊糖的聚合度越低其生物活性越高。利用肥料增效物質(zhì)對(duì)肥料改性增效不僅可以降低肥料施用的勞動(dòng)成本，還能通過增效物質(zhì)與肥料反應(yīng)進(jìn)一步提高肥效[19]。研究表明淀粉/多糖能與磷酸基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成磷酸酯[20-21]，黃雷等[22]報(bào)道木質(zhì)素磺酸鈉能改變磷礦粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)Ca-P轉(zhuǎn)化成H2PO42-，提高磷的有效性，以上研究均為糖類化合物對(duì)磷肥改性增效的研究奠定了理論基礎(chǔ)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】上述研究表明，施用外源糖能夠提高作物產(chǎn)量和肥料利用率，且不同聚合度糖類化合物對(duì)作物生長的促進(jìn)效果不同，同時(shí)糖類化合物與磷肥結(jié)合或配施能提高磷肥有效性。但目前不同聚合度葡聚糖與磷肥反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征及其與作物產(chǎn)量和磷肥利用的關(guān)系尚不明確?！緮M解決的關(guān)鍵問題】因此，本研究選擇不同聚合度的葡聚糖（葡萄糖、麥芽糖、低聚麥芽糖和聚葡萄糖）為材料，制備不同聚合度的葡聚糖改性磷肥，明晰其結(jié)構(gòu)特征，通過土柱栽培試驗(yàn)探究不同聚合度葡聚糖改性磷肥對(duì)小麥產(chǎn)量和磷肥利用率的影響，為葡聚糖改性磷肥的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試作物與土壤

試驗(yàn)于2020年10月至2021年6月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州試驗(yàn)站禹城試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試作物冬小麥品種為濟(jì)麥22，供試土壤選擇試驗(yàn)基地連續(xù)3年未施肥的勻地石灰性潮土。分別采集0—30和30—90 cm土層的土樣，風(fēng)干，過2 mm篩后混勻備用。0—30和30—90 cm土層的pH分別為8.82、9.11，有機(jī)質(zhì)含量分別為12.12、4.92 g·kg-1，全氮分別為0.67、0.38 g·kg-1，有效磷分別為5.94、3.04 mg·kg-1，速效鉀分別為149、96 mg·kg-1。

1.2 供試肥料

將D（+）-葡萄糖（國藥化學(xué)試劑集團(tuán)有限公司）、D（+）-麥芽糖（一水）（國藥化學(xué)試劑集團(tuán)有限公司）、低聚麥芽糖（上海源葉生物科技有限公司）和聚葡萄糖（上海源葉生物科技有限公司）分別以1%和5%（質(zhì)量比）的添加量加入磷酸與氫氧化鉀混合溶液（磷酸與氫氧化鉀質(zhì)量比為4.67﹕5.33）中，利用中和熱法模擬工業(yè)生產(chǎn)磷酸氫二鉀[23]，快速攪拌均勻，冷卻、干燥、研磨、備用；同樣方法，但不添加葡聚糖制備普通磷肥，作為對(duì)照。葡聚糖添加量為1%時(shí)，葡聚糖改性磷肥中葡聚糖與磷肥反應(yīng)產(chǎn)物含量過低，未達(dá)到FTIR和31P-NMR儀器檢測閾值范圍，因此，葡聚糖添加量為5%制備的葡聚糖改性磷肥，用于葡聚糖與磷肥反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征[24-25]，明晰反應(yīng)特性。供試肥料性質(zhì)見表1。

表1 供試肥料基本性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將內(nèi)徑和高分別為25和100 cm的圓柱PVC管埋入土中進(jìn)行田間土柱栽培試驗(yàn)，上端管口高出地面3 cm。土柱深90 cm，中下層（30—60和60—90 cm）土柱分別裝入1.1中所述的30—90 cm土層的土壤后，灌水，沉實(shí)；土柱0—30 cm填入與供試肥料混勻的上述土壤0—30 cm土層的土壤后，灌水，沉實(shí)。施肥方式為播種前一次性基施，施磷（P2O5）量為1.5 g（干土15 kg）；氮鉀充足供應(yīng)，氮（N）、鉀（K2O）肥施用量均為3.0 g，氮肥和鉀肥分別選擇尿素和氯化鉀。

試驗(yàn)設(shè)置不施磷肥對(duì)照（CK）、普通磷肥（P）、葡萄糖改性磷肥（GP）、麥芽糖改性磷肥（MP）、低聚麥芽糖磷肥（OP）和聚葡萄糖改性磷肥（PP）6個(gè)處理，6次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)柱子播種24粒均勻飽滿的種子，苗期分蘗前間苗至12株，田間管理按照當(dāng)?shù)卦耘嗉夹g(shù)進(jìn)行。

1.4 供試肥料的結(jié)構(gòu)表征

肥料樣品的傅里葉紅外光譜結(jié)構(gòu)表征采用紅外光譜儀（Nicolet IS 10，美國Nicolet公司）測定，31P核磁共振波譜采用核磁共振波譜儀測定（JNM- ECZ600R，日本JEOL公司）。

1.5 樣品的采集與測定

小麥?zhǔn)斋@后，考種；將小麥秸稈和籽粒烘干后分別測定其生物量，粉碎過0.149 mm篩，混勻，通過H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法測定植株全磷含量。

分別采集0—30、30—60和60—90 cm土層的土樣，風(fēng)干，過0.149 mm篩，混勻，通過NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定其速效磷含量。計(jì)算公式如下：

植株全磷吸收量（g/pot）=植株全磷含量×植株干重；

磷肥表觀利用率（PRE，%）=（施磷處理地上部吸磷量-不施磷地上部吸磷量）/施磷量×100；

磷肥偏生產(chǎn)力（PPEP，kg·kg-1）=施磷處理產(chǎn)量/施磷量；

磷肥農(nóng)學(xué)效率（PAE，kg·kg-1）=（施磷處理產(chǎn)量-不施磷處理產(chǎn)量）/施磷量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010處理，Origin 2021作圖，SPSS 22進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，LSD多重比較處理間差異的顯著性（＜0.05）。

2 結(jié)果

2.1 葡聚糖改性磷肥的結(jié)構(gòu)表征

2.1.1 紅外光譜特征 葡聚糖改性磷肥（GP、MP、OP、PP）保留了普通磷肥（P）大部分的官能團(tuán)特征（圖1，表2）：3 500—2 921 cm-1處為PO-H的彌散寬峰，1 664—1 630 cm-1處出現(xiàn)了HPO42-的伸縮振動(dòng)，1 140—910 cm-1處是P-OH、P=O或P-O-C的伸縮振動(dòng)，852 cm-1左右是P-(OH)3對(duì)稱伸縮振動(dòng)或P-O-R中P-O伸縮振動(dòng)，546 cm-1左右為磷酸鹽PO4不對(duì)稱變角振動(dòng)。但不同的是，與P相比，葡聚糖改性磷肥在1 630 cm-1左右加強(qiáng)了HPO42-的特征譜帶，在1 605 cm-1左右出現(xiàn)了與H2PO4-相關(guān)的特征譜帶；1 036 cm-1處化學(xué)位移峰偏移至1 089 cm-1，可能是葡聚糖改性磷肥除了含有P-OH和P=O外，還含有P-O-C；葡聚糖改性磷肥在975 cm-1處出現(xiàn)新的振動(dòng)峰，該峰為P-O-C中C-O伸縮振動(dòng)。推測葡聚糖的羥基與磷酸反應(yīng)生成磷酸單酯。

圖1 葡聚糖改性磷肥的傅里葉紅外光譜

表2 葡聚糖改性磷肥的FTIR峰值分布及其主要官能團(tuán)

2.1.231P核磁共振特征 供試磷肥的31P核磁共振如圖2所示。GP、MP、OP、PP分別在5.99、6.06、6.13、6.39 ppm出現(xiàn)與P（5.09 ppm）相同的K2HPO4位移峰[30-31]。但與P不同的是，葡聚糖改性磷肥在12.02—12.23 ppm均出現(xiàn)了K3PO4的特征峰[30-31]，同時(shí)GP、MP、OP、PP分別在3.09、3.14、3.21、4.51 ppm處出現(xiàn)磷酸單酯的位移峰[32]，相對(duì)含量分別占其總含磷量的11.4%、11.1%、9.8%和7.8%（表3）。

圖2 固相31P核磁共振譜

表3 供試磷肥中的磷酸鹽及其相對(duì)含量

2.2 葡聚糖改性磷肥對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2.1 對(duì)小麥產(chǎn)量和生物量的影響 與普通磷肥（P）相比，葡聚糖改性磷肥（GP、MP、OP、PP）處理均能提高小麥地上部生物量，提高幅度為0.9%— 9.9%，且隨著葡聚糖聚合度的增加，小麥生物量先增加后降低：OP＞MP＞GP＞PP（圖3）。MP和OP處理的籽粒產(chǎn)量較P處理分別顯著增加9.3%和11.2%；OP處理秸稈干重較P顯著提高8.3%，其余葡聚糖改性磷肥處理秸稈干重與P處理無顯著差異。

圖3 不同處理小麥地上部干物質(zhì)量

2.2.2 對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成影響 與P處理相比，葡聚糖改性磷肥可以提高小麥穗數(shù)和千粒重（表4）。隨著葡聚糖聚合度的增加，小麥穗數(shù)先增加后降低，OP處理穗數(shù)最大，較P處理顯著增加8.6%；葡聚糖改性磷肥處理的千粒重與P處理無顯著差異。通過對(duì)小麥產(chǎn)量和其構(gòu)成要素進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，小麥產(chǎn)量與穗數(shù)（0.985**）、穗粒數(shù)（0.981**）和千粒重（0.638**）均呈極顯著正相關(guān)（表5）。進(jìn)一步進(jìn)行通徑分析可知，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的主要決策系數(shù)分別為0.242、0.240和0.021，直接通徑系數(shù)分別為0.515、0.477和0.035，穗數(shù)的直接通徑系數(shù)最大。

表4 不同處理小麥籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素

表5 產(chǎn)量與其構(gòu)成要素之間的通徑系數(shù)

2.3 葡聚糖改性磷肥對(duì)小麥磷素吸收利用的影響

2.3.1 對(duì)小麥磷素吸收量的影響 施用磷肥可顯著提高小麥地上部磷的吸收（圖4）。與P相比，葡聚糖改性磷肥處理的籽粒、秸稈和地上部磷吸收量分別增加6.0%—17.2%、8.9%—32.2%和8.2%— 21.4%。隨著葡聚糖聚合度的增加，小麥籽粒、地上部磷吸收量先增加后降低，其中OP處理的磷素吸收量最高，MP處理次之。OP處理籽粒和地上部磷吸收量顯著高于GP、PP處理。

2.3.2 對(duì)小麥磷肥利用率的影響 與P相比，葡聚糖改性磷肥可提高小麥的磷肥利用效率，其中，磷肥表觀利用率提高4.4—11.5個(gè)百分點(diǎn)，磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)效率分別提高1.4%—11.2%和1.6%—13.1%（表6）。隨著葡聚糖聚合度的增加，小麥磷肥利用效率均表現(xiàn)為先增加后降低，其中，GP、MP、OP處理磷肥利用效率顯著高于P處理。OP處理的磷肥表觀利用率較其他葡聚糖改性磷肥顯著提高5.5%—7.2%，MP、OP處理的磷肥偏生產(chǎn)力和磷肥農(nóng)學(xué)效率均顯著高于PP處理。

2.4 葡聚糖改性磷肥對(duì)土壤速效磷含量的影響

與P相比，葡聚糖改性磷肥處理的土壤速效磷總含量顯著提高10.2%—29.9%（表7）。隨著葡聚糖聚合度的增加，土壤速效磷含量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢：OP＞MP＞PP＞GP。不同施磷處理土壤速效磷含量隨著土層深度增加逐漸降低，0—30、30—60、60—90 cm土層的土壤速效磷含量分別占土壤速效磷總含量的42.5%—56.7%、28.1%—39.7%和15.3%—18.5%，主要集中在0—30 cm土層。0—30 cm土層OP處理的土壤速效磷含量較P處理顯著提高50.6%，顯著高于其他葡聚糖改性磷肥處理。

圖4 不同處理小麥地上部磷吸收量

表6 不同處理小麥磷肥利用效率

表7 不同處理不同土層土壤速效磷含量

2.5 磷酸單酯含量與小麥產(chǎn)量和磷肥利用率的回歸分析

小麥產(chǎn)量和磷肥利用率可能與葡聚糖改性磷肥中磷酸單酯含量有關(guān)，各葡聚糖改性磷肥中相對(duì)磷酸單酯含量如表3所示，通過回歸分析可知，磷酸單酯含量與小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率均滿足一元二次擬合（＜0.05）（圖5-a），說明一定范圍內(nèi)，小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率隨磷酸單酯含量的增加而增加，當(dāng)磷酸單酯相對(duì)含量為9.9%、9.7%時(shí)，小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率達(dá)到最大值。同時(shí)，利用非線性方程擬合葡聚糖聚合度與磷酸單酯含量的關(guān)系（2=0.96）（圖5-b），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)31P核磁共振波譜中磷酸單酯含量為9.9%、9.7%時(shí)，葡聚糖聚合度分別為5.1和4.0。因此，當(dāng)葡聚糖聚合度為4—6時(shí)，小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率最高。

3 討論

3.1 葡聚糖改性磷肥對(duì)小麥產(chǎn)量和磷素吸收利用的影響

本研究結(jié)果表明：與P相比，葡聚糖改性磷肥處理小麥產(chǎn)量提高了1.4%—11.2%，這與王彬[6]、賈志航[10]的研究結(jié)果一致。外源糖能作為碳源和信號(hào)分子參與和調(diào)控作物的生長發(fā)育[11-13]，促進(jìn)作物生長，提高作物光合作用，促進(jìn)作物體內(nèi)同化產(chǎn)物的積累[33-34]，提高小麥產(chǎn)量。研究表明，外源糖能提高磷肥的有效性，提高土壤速效磷和Ca-P含量[6]，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用[8]，進(jìn)而達(dá)到增產(chǎn)目的。此外，這也可能與葡聚糖與磷肥發(fā)生反應(yīng)改變了磷肥的結(jié)構(gòu)，生成了磷酸單酯有關(guān)（圖1和圖2）。小麥產(chǎn)量是由穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重共同決定的。通過小麥產(chǎn)量和其構(gòu)成因素的通徑分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，穗數(shù)是小麥產(chǎn)量的主要決策因子（表5），表明主要是對(duì)小麥生長前期影響較大[35]，這可能與小麥分蘗期低溫條件下葡聚糖作為有機(jī)活性物質(zhì)活化了土壤中難溶性磷有關(guān)[36]，同時(shí)也可能是添加外源有機(jī)物質(zhì)提高了土壤堿性磷酸酶活性[6,36-37]，且葡聚糖含有的羥基官能團(tuán)與土壤中的金屬離子絡(luò)合[3,38]，促進(jìn)土壤磷素的釋放，提高了越冬期至起身期內(nèi)土壤有效磷含量。后續(xù)將開展不同溫度條件下的土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，進(jìn)一步探究葡聚糖改性磷肥在土壤中的磷素轉(zhuǎn)化特征。

圖5 磷酸單酯相對(duì)含量與小麥產(chǎn)量和P表觀利用率的回歸分析（a）及其與葡聚糖聚合度的非線性擬合（b）

葡聚糖改性磷肥能促進(jìn)小麥對(duì)磷素的吸收利用（圖4），提高磷肥的表觀利用率（表6）。王彬等[6]通過土柱試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含葡萄糖磷肥處理小麥磷素吸收量較P處理顯著提高了5.7%—6.1%，這與本研究結(jié)果一致。糖類化合物能提高作物的生理活性，促進(jìn)作物生長[39-40]，提高小麥具有更高的生物量（圖3），進(jìn)而促進(jìn)其對(duì)磷素的吸收；且葡聚糖含有較多羥基和醛基等活性官能團(tuán)，能與土壤中的金屬離子絡(luò)合競爭土壤膠體表面的吸附位點(diǎn)[3,38]，減少土壤對(duì)磷的固定，進(jìn)而提高磷肥利用率。也可能與葡聚糖與磷肥反應(yīng)生成了磷酸酯（圖1和圖2）有關(guān)，研究表明磷酸酯能有效減少磷固定[20,25]，且其在土壤中的移動(dòng)性較強(qiáng)[20]，有利于磷素向作物根系遷移，滿足作物的供磷需求。此外，糖類化合物還能影響作物根際土壤的微生物群落，提高土壤微生物活性[41-42]，活化土壤中的難溶性磷，進(jìn)而提高土壤中速效磷含量，增強(qiáng)小麥對(duì)磷的吸收利用。

3.2 葡聚糖聚合度及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)對(duì)小麥產(chǎn)量和磷肥有效性的影響

隨著葡聚糖聚合度的增加，葡聚糖改性磷肥處理的小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率均表現(xiàn)為先增加后降低：OP＞MP＞GP＞PP（圖3和表6）。IWASAKI等[43]試驗(yàn)表明3—6聚的海藻酸寡糖能促進(jìn)萵苣幼苗的生長，其中6聚海藻寡糖促生長活性最強(qiáng)，這與本文研究結(jié)果一致。LUAN等[44]研究發(fā)現(xiàn)隨著褐藻寡糖分子量（＜1、1—3、3—10、10—30和＞30 kDa）的增加，其對(duì)大豆促進(jìn)作用也表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，其中1—3 kDa的褐藻寡糖效果最好，本研究結(jié)果與此大致相同。此外，與普通磷肥相比，葡聚糖改性磷肥制備過程中生成了磷酸單酯（圖1和圖2），而磷酸酯能抑制鈣離子與磷酸鹽發(fā)生沉淀[20,25]，減少磷素的固定，且葡聚糖改性磷肥施入土壤后可顯著提高土壤堿性磷酸酶活性[6]，進(jìn)而提高葡聚糖改性磷肥的有效性。回歸分析結(jié)果表明，葡聚糖聚合度為4—6時(shí)，小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率最高（圖5），這可能是因?yàn)槠暇厶蔷酆隙容^低時(shí)，葡聚糖與磷肥結(jié)合作用較弱[45]，易被土壤微生物分解[46]；葡聚糖聚合度較高時(shí)，其磷酸單酯含量（表2）和單位質(zhì)量內(nèi)活性官能團(tuán)含量較低[23]，防止磷固定及活化土壤磷的效果相對(duì)較弱。因此，本研究中間聚合度（4—6聚）的葡聚糖表現(xiàn)出更好的效果。

葡聚糖可與磷肥裝置結(jié)合一體化生產(chǎn)葡聚糖改性磷肥，無需二次加工，具有產(chǎn)能高、成本低、安全環(huán)保等特點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景[47]。此外，施用肥料增效物質(zhì)與肥料結(jié)合制成的改性肥料不僅能降低勞動(dòng)成本，還能通過增效物質(zhì)與肥料反應(yīng)提高肥效[19]。未來，將進(jìn)一步通過大田試驗(yàn)進(jìn)行肥效驗(yàn)證，以期為葡聚糖改性磷肥的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

4.1 與普通磷肥相比，葡聚糖改性磷肥能提高小麥產(chǎn)量，且主要通過增加穗數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。隨著葡聚糖聚合度的增加，小麥產(chǎn)量先升高后降低，其中，低聚麥芽糖改性磷肥處理的產(chǎn)量最高，較普通磷肥顯著提高11.2%。

4.2 葡聚糖改性磷肥能促進(jìn)小麥對(duì)磷素的吸收利用，其中，以低聚麥芽糖改性磷肥處理提高的最明顯，其磷肥表觀利用率較普通磷肥顯著提高11.5個(gè)百分點(diǎn)，磷肥偏生產(chǎn)力和磷肥農(nóng)學(xué)效率提高11.2%和13.1%。

4.3 葡聚糖改性磷肥提高小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率與葡聚糖的羥基與磷酸發(fā)生反應(yīng)生成磷酸單酯密切相關(guān)。利用4—6的葡聚糖與磷肥反應(yīng)制得的改性磷肥可獲得較高的小麥產(chǎn)量和磷肥表觀利用率。

[1] 向萬勝, 黃敏, 李學(xué)垣. 土壤磷素的化學(xué)組分及其植物有效性. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2004, 10(6): 663-670.

XIANG W S, HUANG M, LI X Y. Progress on fractioning of soil phosphorous and availability of various phosphorous fractions to crops in soil. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2004, 10(6): 663-670. (in Chinese)

[2] 王永壯, 陳欣, 史奕. 農(nóng)田土壤中磷素有效性及影響因素. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 24(1): 260-268.

WANG Y Z, CHEN X, SHI Y. Phosphorus availability in cropland soils of China and related affecting factors. Chinese Journal of Applied Ecology, 2013, 24(1): 260-268. (in Chinese)

[3] 余勁聰. 海藻寡糖在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 47(6): 921-927.

YU J C. Research progress in application of seaweed oligosaccharides in agriculture. Journal of Southern Agriculture, 2016, 47(6): 921-927. (in Chinese)

[4] 張運(yùn)紅, 楊占平, 黃紹敏, 郭斗斗, 杜君, 和愛玲, 楊煥煥. 聚磷酸銨添加生物源增效劑對(duì)小麥產(chǎn)量及磷素利用效率的影響. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2021, 50(2): 8-18.

ZHANG Y H, YANG Z P, HUANG S M, GUO D D, DU J, HE A L, YANG H H. Effects of ammonium polyphosphate added with biological synergists on the yield and phosphate utilization efficiency of wheat. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2021, 50(2): 8-18. (in Chinese)

[5] 張朝霞, 許加超, 盛泰, 劉曉琳, 楊海征, 李建林, 郭亮, 高昕, 付曉婷. 海藻寡糖增效肥料(NPK)對(duì)玉米生長的影響. 農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊), 2013(21): 63-66.

ZHANG Z X, XU J C, SHENG T, LIU X L, YANG H Z, LI J L, GUO L, GAO X, FU X T. Effect of alginate- derived oligosaccharide synergistic fertilizer (NPK) on the growth of corn. Academic Periodical of Farm Products Processing, 2013(21): 63-66. (in Chinese)

[6] 王彬. 含葡萄糖氮、磷肥在石灰性潮土中的轉(zhuǎn)化特征及其肥效研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2020.

WANG B. Transformation and efficiency of nitrogen/phosphorus fertilizer containing glucose in calcareous fluvo-aquic soil[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2020. (in Chinese)

[7] 杜康瑞. 乙?；咸烟菍?duì)鹽堿土土壤性狀及玉米生長發(fā)育的影響研究[D]. 太谷: 山西農(nóng)業(yè)大學(xué), 2019.

DU K R. Study on the effects of acetyl glucose on soil properties and growth and development of maize in saline alkali soil[D]. Taigu: Shanxi Agricultural University, 2019. (in Chinese)

[8] SPOHN M, KUZYAKOV Y. Phosphorus mineralization can be driven by microbial need for carbon. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 61: 69-75.

[9] 韓興國. 檸檬酸、葡萄糖和有機(jī)質(zhì)對(duì)植物磷素吸收和土壤磷素形態(tài)的影響. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 1996, 20(2): 97-112.

HAN X G. Effect of citric acid, glucose and organic matter on plant P uptake and soil P fractionations in a highly weathered ultisol. Acta Phytoecologica Sinica, 1996, 20(2): 97-112. (in Chinese)

[10] 賈志航. 蘋果園土壤無機(jī)磷庫特征及葡萄糖對(duì)土壤磷組分和磷素利用的影響[D]. 泰安: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué), 2020.

JIA Z H. Characteristics of inorganic phosphorus pool in apple orchard soil and effects of glucose addition on phosphorus fractions[D]. Taian: Shandong Agricultural University, 2020. (in Chinese)

[11] QI X H, LI Q Q, SHEN J T, QIAN C L, XU X W, XU Q, CHEN X H. Sugar enhances waterlogging-induced adventitious root formation in cucumber by promoting auxin transport and signalling. Plant, Cell & Environment, 2020, 43(6): 1545-1557.

[12] BAENA-GONZáLEZ E, SHEEN J. Convergent energy and stress signaling. Trends in Plant Science, 2008, 13(9): 474-482.

[13] KEUNEN E, PESHEV D, VANGRONSVELD J, VAN DEN ENDE W, CUYPERS A. Plant sugars are crucial players in the oxidative challenge during abiotic stress: Extending the traditional concept. Plant, Cell & Environment, 2013, 36(7): 1242-1255.

[14] LI W C, ZHANG J, YU C W, LI Q, DONG F, WANG G, GU G D, GUO Z Y. Extraction, degree of polymerization determination and prebiotic effect evaluation of inulin from Jerusalem artichoke. Carbohydrate Polymers, 2015, 121: 315-319.

[15] 扈學(xué)文, 許秋瑾, 金相燦, 劉景輝, 李立軍, 郭俊秀, 歐陽坤. 不同分子量殼寡糖對(duì)黑麥草種子萌發(fā)和幼苗抗病酶活性影響的研究. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2007, 23(2): 221-225.

HU X W, XU Q J, JIN X C, LIU J H, LI L J, GUO J X, OUYANG K. Influence of the different concentration of chitosan oligosaccharide on ryegrass seeds germination and the disease-resistant enzyme activity of the seedling. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2007, 23(2): 221-225. (in Chinese)

[16] 李佳琪, 湯潔, 李明月, 嚴(yán)國富, 鄭禾, 陶增蛟, 郭仰東. 不同分子量的褐藻寡糖對(duì)黃瓜幼苗光合作用及生長的影響. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 23(9): 53-59.

LI J Q, TANG J, LI M Y, YAN G F, ZHENG H, TAO Z J, GUO Y D. Effects of different molecular weight alginate-derived oligosaccharide on photosynthetic characters and the growth of cucumber seedlings. Journal of China Agricultural University, 2018, 23(9): 53-59. (in Chinese)

[17] ZHANG X Q, LI K C, LIU S, XING R E, YU H H, CHEN X L, LI P C. Size effects of chitooligomers on the growth and photosynthetic characteristics of wheat seedlings. Carbohydrate Polymers, 2016, 138: 27-33.

[18] 隋雪燕, 周澤琳, 張文清, 夏瑋, 王氫, 金鑫榮, 李明, 李守義. 殼聚糖包衣對(duì)油菜種子萌發(fā)和幼苗生長以及幾個(gè)生理生化指標(biāo)的影響. 植物生理學(xué)通訊, 2002, 38(3): 225-227.

SUI X Y, ZHOU Z L, ZHANG W Q, XIA W, WANG Q, JIN X R, LI M, LI S Y. Effect of chitosan as seed coatings on seed germination and seedling growth and several physiological and biochemical indexes in rapeseeds. Plant Physiology Communications, 2002, 38(3): 225-227. (in Chinese)

[19] 于正國. 腐植酸添加方式對(duì)肥料中氮、磷有效性的調(diào)控[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2021.

YU Z G. Regulation of the availability of nitrogen and phosphorus in fertilizers by adding humic acid[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2021. (in Chinese)

[20] 劉瑾, 楊建軍, Yongfeng Hu, 李菊梅, 張秀, 馬義兵. 一種高效有機(jī)結(jié)合態(tài)磷肥的多譜學(xué)分子形態(tài)表征. 光譜學(xué)與光譜分析, 2018, 38(3): 958-962.

LIU J, YANG J J, HU Y F, LI J M, ZHANG X, MA Y B. Molecular speciation of phosphorus in an organically bound phosphorus fertilizer with high phytoavailability characterized by multiple spectroscopy. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2018, 38(3): 958-962. (in Chinese)

[21] 陳玥彤, 張閃閃, 李文意, 于文浩, 趙曉芳, 劉婷婷. 黑木耳多糖的磷酸化修飾、結(jié)構(gòu)表征及體外降糖活性. 食品科學(xué), 2022, 43(8): 29-35.

CHEN Y T, ZHANG S S, LI W Y, YU W H, ZHAO X F, LIU T T. Structural characterization and hypoglycemic effectof phosphorylatedauriculata polysaccharide. Food Science, 2022, 43(8): 29-35. (in Chinese)

[22] 黃雷, 毛小云, 王君, 鄧冰露, 王冠豪, 廖宗文. 促釋磷肥的結(jié)構(gòu)特征及其有效性機(jī)理研究. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(4): 769-779. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.04.011.

HUANG L, MAO X Y, WANG J, DENG B L, WANG G H, LIAO Z W. Research on the structural characteristics of promoted-release phosphate rocks and its phosphorus bioavailability mechanism. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(4): 769-779. doi: 10.3864/j.issn. 0578-1752.2013.04.011. (in Chinese)

[23] 李偉, 袁亮, 張水勤, 林治安, 李燕婷, 趙秉強(qiáng). 中低分子量腐殖酸提高冬小麥磷吸收和產(chǎn)量的機(jī)理. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2020, 26(11): 2043-2050.

LI W, YUAN L, ZHANG S Q, LIN Z A, LI Y T, ZHAO B Q. Mechanism of middle and low molecular weight humic acids in promoting phosphorus fertilizer uptake efficiency and yield of winter wheat. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2020, 26(11): 2043-2050. (in Chinese)

[24] SHEN Y W, LIN H T, GAO W S, LI M L. The effects of humic acid urea and polyaspartic acid urea on reducing nitrogen loss compared with urea. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2020, 100(12): 4425-4432.

[25] 張英強(qiáng), 張水勤, 袁亮, 李燕婷, 林治安, 王立艷, 趙秉強(qiáng). 檸檬酸改性磷肥的結(jié)構(gòu)分析及其對(duì)水溶性磷固定率的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2021, 27(5): 878-885.

ZHANG Y Q, ZHANG S Q, YUAN L, LI Y T, LIN Z A, WANG L Y, ZHAO B Q. Structure analysis of citric acid-modified phosphate fertilizer and its effects on water-soluble phosphorus fixation. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2021, 27(5): 878-885. (in Chinese)

[26] 王桂林, 郝金庫, 崔云平, 施敏軼, 傅翠蓉, 于必江. 單丁基磷酸酯的合成與表征. 離子交換與吸附, 1996(4): 357-361.

WANG G L, HAO J K, CUI Y P, SHI M Y, FU C R, YU B J. Synthesis and characterization of monobutylphosphate. Ion Exchange and Adsorption, 1996(4): 357-361. (in Chinese)

[27] 李亞娟, 楊翠紅, 陳博, 邱慧珍. 改性磷礦粉在石灰性土壤上的生物有效性及其機(jī)理研究. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 20(3): 303-309.

LI Y J, YANG C H, CHEN B, QIU H Z. Bioavailability and mechanism of modified rock phosphate in calcareous soil. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012, 20(3): 303-309. (in Chinese)

[28] 翁詩甫, 徐怡莊. 傅里葉變換紅外光譜分析. 3版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2016.

WENG S F, XU Y Z. Fourier Transform Infrared Spectroscopy. 3rd ed. Beijing: Chemical Industry Press, 2016. (in Chinese)

[29] 林麗菁, 童張法, 趙奕玲, 廖丹葵, 張友全. 木薯淀粉磷酸單酯的性質(zhì)及結(jié)構(gòu). 應(yīng)用化學(xué), 2006, 23(3): 294-298.

LIN L J, TONG Z F, ZHAO Y L, LIAO D K, ZHANG Y Q. Properties and structures of cassava starch phosphate monoesters. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2006, 23(3): 294-298. (in Chinese)

[30] 汪洪, 宋書會(huì), 張金堯, 劉云霞. 土壤磷形態(tài)組分分級(jí)及31P-NMR技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2017, 23(2): 512-523.

WANG H, SONG S H, ZHANG J Y, LIU Y X. Research advance in soil phosphorus fractionations and their characterization by chemical sequential methods and 31P-NMR techniques. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2017, 23(2): 512-523. (in Chinese)

[31] 王斌. 土壤磷素累積、形態(tài)演變及閾值研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2014.

WANG B. Study on the accumulation, form change and threshold values of phosphorus in soils[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014. (in Chinese)

[32] CADE-MENUN B J. Improved peak identification in 31P-NMR spectra of environmental samples with a standardized method and peak library. Geoderma, 2015, 257/258: 102-114.

[33] 齊紅巖, 李天來, 陳元宏, 張潔. 葉面噴施磷酸二氫鉀與葡萄糖對(duì)番茄光合速率和蔗糖代謝的影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2005, 21(S2): 137-142.

QI H Y, LI T L, CHEN Y H, ZHANG J. Effects of foliage applications of KH2PO4and glucose on photosynthesis and sucrose metabolism of tomato. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2005, 21(S2): 137-142. (in Chinese)

[34] 趙瑩, 楊克軍, 趙長江, 李佐同, 王玉鳳, 付健, 郭亮, 李文勝. 外源糖調(diào)控玉米光合系統(tǒng)和活性氧代謝緩解鹽脅迫. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(20): 3962-3972. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.20.004.

ZHAO Y, YANG K J, ZHAO C J, LI Z T, WANG Y F, FU J, GUO L, LI W S. Alleviation of the adverse effects of salt stress by regulating photosynthetic system and active oxygen metabolism in maize seedlings. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(20): 3962-3972. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.20.004.(in Chinese)

[35] 李萍, 尚云秋, 林祥, 劉帥康, 王森, 胡鑫慧, 王東. 拔節(jié)期階段性干旱對(duì)小麥莖蘗成穗與結(jié)實(shí)的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(20): 4137-4151. doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2020.20.004.

LI P, SHANG Y Q, LIN X, LIU S K, WANG S, HU X H, WANG D. Effects of drought stress during jointing stage on spike formation and seed setting of main stem and tillers of winter wheat. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(20): 4137-4151. doi:10.3864/j.issn.0578- 1752.2020.20.004. (in Chinese)

[36] 唐曉樂, 李兆君, 馬巖, 梁永超. 低溫條件下黃腐酸和有機(jī)肥活化黑土磷素機(jī)制. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18(4): 893-899.

TANG X L, LI Z J, MA Y, LIANG Y C. Mechanism of fulvic acid- and organic manure-mediated phosphorus mobilization in black soil at low temperature. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(4): 893-899. (in Chinese)

[37] 曹惠翔, 李帥, 楊敏, 黃婷, 李媛, 甘泉峰, 謝軍偉, 趙耕毛. 菊糖對(duì)蚯蚓糞肥性狀的影響及調(diào)控過程. 土壤, 2022, 54(1): 55-63.

CAO H X, LI S, YANG M, HUANG T, LI Y, GAN Q F, XIE J W, ZHAO G M. Effect of inulin on characters of earthworm manure and its regulation process. Soils, 2022, 54(1): 55-63. (in Chinese)

[38] ZHU Y H, HU J, WANG J L. Competitive adsorption of Pb(II), Cu(II) and Zn(II) onto xanthate-modified magnetic chitosan. Journal of Hazardous Materials, 2012, 221/222: 155-161.

[39] XIONG Y, MCCORMACK M, LI L, HALL Q, XIANG C B, SHEEN J. Glucose–TOR signalling reprograms the transcriptome and activates meristems. Nature, 2013, 496(7444): 181-186.

[40] 李慧敏, 梁永書, 南文斌, 張漢馬. 糖調(diào)控植物根系生長發(fā)育的研究進(jìn)展. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2015, 31(14): 108-113.

LI H M, LIANG Y S, NAN W B, ZHANG H M. Regulation of sugar on the growth and development of plant root system. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2015, 31(14): 108-113. (in Chinese)

[41] 邱旭. 聚磷菌對(duì)礦物和黑土中不同形態(tài)磷素轉(zhuǎn)化的作用研究[D]. 長春: 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué), 2016.

QIU X. Study paos of different forms of phosphorus transformation in the role of minerals and black soil[D]. Changchun: Jilin Agricultural University, 2016. (in Chinese)

[42] 彭永臻, 薛桂松, 苗志加, 翁冬晨. 葡萄糖為碳源的EBPR長期運(yùn)行效果及聚磷菌的富集培養(yǎng). 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 43(1): 136-141.

PENG Y Z, XUE G S, MIAO Z J, WENG D C. Long term effect of glucose as sole carbon source on EBPR and PAOs enrichment. Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2013, 43(1): 136-141. (in Chinese)

[43] IWASAKI K I, MATSUBARA Y. Purification of alginate oligosaccharides with root growth-promoting activity toward lettuce. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 2000, 64(5): 1067-1070.

[44] LUAN L Q, NAGASAWA N, HA V T T, HIEN N Q, NAKANISHI T M. Enhancement of plant growth stimulation activity of irradiated alginate by fractionation. Radiation Physics and Chemistry, 2009, 78(9): 796-799.

[45] 劉海寬, 王海洋, 吳姍姍, 張岐, 杜金風(fēng), 顧海波. 窄分子量分布低聚殼聚糖與HSA相互作用的熒光光譜研究. 光譜學(xué)與光譜分析, 2009, 29(9): 2523-2526.

LIU H K, WANG H Y, WU S S, ZHANG Q, DU J F, GU H B. Fluorescence study on the interaction of narrow distribution low polymerization degree chitooligosaccharides and human serum albumin. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(9): 2523-2526. (in Chinese)

[46] LIANG C, ZHU X F. The soil Microbial Carbon Pump as a new concept for terrestrial carbon sequestration. Science China (Earth Sciences), 2021, 64(4): 545-558.

[47] 趙秉強(qiáng). 增值肥料概論. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社, 2020.

ZHAO B Q. Overview of Value-added Fertilizer. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2020. (in Chinese)

Effect of Dextran Modified Phosphate Fertilizer on the Winter Wheat Yield and Fertilizer Utilization Rate

YAN YanGe, ZHANG ShuiQin, LI YanTing, ZHAO BingQiang, YUAN Liang

Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081

【Objective】The aim of this study was to investigate the effects of dextran modified phosphate fertilizer prepared by the reaction between dextran and phosphate fertilizer with different polymerization degrees on the growth and soil phosphorus effectiveness of wheat, so as to provide the scientific support and theoretical basis for the application of dextran in phosphate fertilizer. 【Method】By using the reaction method, glucose (monomer), maltose (2-polymer), oligomaltose (≈5-polymer) and polydextrose (≈20-polymer) were added to a mixture of phosphoric acid and potassium hydroxide at 1% addition to prepare glucose-modified phosphate fertilizer (GP), maltose-modified phosphate fertilizer (MP), oligomaltose-modified phosphate fertilizer (OP) and polydextrose-modified phosphate fertilizer (PP), and the normal phosphate fertilizer (P) was prepared without the addition of dextran. The structural characteristics of the reaction between dextran and phosphate fertilizer were investigated by Fourier infrared transform spectroscopy (FTIR) and31P nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P NMR). Five treatments, including P, GP, MP, OP, and PP, were set up according to the principle of equal phosphorus amount, and the control (CK) was applied with only nitrogen and potassium fertilizers. The effect of different polymeric dextran modified phosphate fertilizers on wheat yield and fertilizer utilization was investigated by soil column cultivation. 【Result】(1) Compared with P, the FTIR spectra of dextran modified phosphate fertilizer showed a new vibration peak at 975 cm-1, and the31P NMR spectra showed a new displacement peak at 3.09-4.51 ppm, which might be due to the reaction between the hydroxyl group of dextran and phosphoric acid to form orthophosphate monoester. (2) Wheat yields were increased by 5.1%, 9.3%, 11.2% and 1.4% for the treatments with different polymerization degrees of dextran modified phosphate fertilizers (GP, MP, OP and PP) compared with P, respectively, mainly through the number of spikes, followed by the number of grains. (3) Compared with P, the total phosphorus uptake of wheat was significantly higher by 8.2%-21.4% under different polymerization degrees of dextran modified phosphate fertilizer treatments, among which, OP treatment was significantly higher than the other treatments. (4) The apparent phosphate fertilizer utilization rate of dextran modified phosphate fertilizer treatment was increased by 4.4-11.5 percentage points compared with P. The phosphate fertilizer bias productivity and phosphorus fertilizer agronomic efficiency were increased by 1.4%-11.2% and 1.6%-13.1%, respectively. The phosphate fertilizer utilization rate of both MP and OP treatments were significantly higher than P. (5) Compared with P, the soil fast-acting phosphorus content of dextran modified phosphate fertilizer treatment was significantly higher 10.2%-29.9%, and the OP treatment was significantly higher than the other dextran modified phosphorus fertilizer treatments. 【Conclusion】 Compared with common phosphate fertilizer, all dextran modified phosphate fertilizers with different polymerization degrees could improve wheat yield, promote the uptake and utilization of phosphorus in wheat, increase soil fast-acting phosphorus content, and reduce phosphorus fertilizer fixation. With the increase of dextran polymerization degree, wheat yield and apparent phosphorus fertilizer utilization increased first and then decreased. The best effect of dextran polymerization on the modification and efficiency of phosphate fertilizer was achieved when the polymerization degree of dextran was 4-6.

dextran; dextran polymerization degree; phosphate fertilizer; wheat yield; fertilizer utilization rate

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.12.007

2022-05-10；

2022-06-04

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-03）、十三五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0200402）

嚴(yán)艷鴿，E-mail：yange6356@163.com。通信作者袁亮，E-mail：yuanliang@caas.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）